Archive for diciembre, 2010


Introducción

La serie de normativas internacionales ISO 9000 fue la resultante de acciones y necesidad de los procesos industriales durante la II Guerra Mundial. El resultado fue que pasada esta guerra, se habían instaurado en la industria los conceptos de inspecciones y controles en busca de procesos de producción y productos consistentemente controlados. Para ese entonces la palabra “calidad” se asociaba a “conformidad”, es decir al control y el comando de la producción.

A finales de la década del 50 continúa el enfoque de procesos de inspección para asegurar la calidad, desarrollando en USA procedimientos de requerimientos de calidad  y específicamente “Quality Program Requirements” MIL-Q-9858  aplicable a la industria bélico/militar. Posteriormente la NASA promueve la evolución del concepto de inspección a sistemas y procesos para asegurar la calidad.

Los procedimientos destinados asegurar la calidad continuaron su proceso por las industrias más críticas, tales como las de generación de energía, aeronáutica y nuclear, hasta que en 1979 la Guía para Aseguramiento de Calidad en Gran Bretaña BS 5750, en 1987 se convierte en la Norma ISO 9000 bajo el respaldo de la Organización Internacional para la Normalización, entidad esta última que promueve estándares para productos y servicios.

A lo largo de estos años, la gestión de la calidad a través de la norma ISO 9000, se fue extendiendo desde su originaria aplicación a procesos industriales críticos hasta ser aplicada en la actualidad a todo tipo de empresas incluidas aquellas que generan productos intelectuales tales como estudios de abogados, pasando por empresas de comidas rápidas hasta llegar al caso que analizaremos en estas líneas, las empresas dedicadas a la construcción.

Veamos las diferencias entre los procesos industriales para los que fue diseñada la norma originalmente y la industria que nos ocupa.

La calidad en la industria de la construcción

En un proceso industrial, los recursos de producción son bien definidos y con una marcada permanencia en el tiempo. Podríamos simplificar esto, diciendo que en una industria, las maquinarias y los operarios capacitados para operarlas son recursos cuasi estables en el proceso de producción. Su modificación es lenta y está condicionada al avance tecnológico.

Los productos que genera esa industria como resultado del empleo de esa maquinaria, están bien definidos y perduran en el tiempo.

Como resultado de la permanencia en el tiempo de los medios de producción y del producto a elaborar, los procedimientos de producción se desarrollan al comienzo del proceso productivo y se mantienen en el tiempo, solamente alterados por las modificaciones debidas a la renovación tecnológica de equipamiento y a los procesos de mejora continua, producto de la aplicación de la propia norma ISO 9001, mediante la cual se capitalizan las fallas del proceso productivo en pos de una mejora continua del producto.

En el caso de la industria de la construcción que nos ocupa, estas condiciones de estabilidad de los procesos y de los recursos, que hace relativamente sencilla la aplicación de las condiciones establecidas en la norma, no se verifican, con lo cual la correcta aplicación se hace sumamente dificultosa.

Las particularidades de la industria de la construcción son las siguientes:

  • El producto que genera la industria de la construcción es siempre cambiante.

En efecto, cada obra que se realiza, un edificio, una central de generación, una línea de transmisión, una represa, es diferente y tiene sus propias particularidades.

  • Los recursos que se emplean en el proceso productivo, también son cambiantes. En efecto
    • Los profesionales y técnicos que se emplean en esa construcción, cambian debido a que las empresas tienen obras de características diferentes.
    • A su vez, aún siendo los mismos, los integrantes de los planteles profesionales de las empresas no tienen un grado de informatización uniforme ni un conocimiento acabado de los procedimientos a emplear.
    • En muchos casos, las obras se realizan con una amalgama de profesionales provenientes de las empresas y de sus subcontratistas que deberían funcionar como un verdadero equipo, con la capacitación e información que ello implica.
    • Los equipos de construcción no suelen ser los mismos, aún cuando se vuelva a realizar una obra de la misma tipología.
    • Los procedimientos de ejecución y control difieren de obra a obra, porque aún cuando una tarea de construcción tiene una forma de realización determinada, las especificaciones técnicas de contratación difieren.
    • Finalmente los sistemas de gestión de calidad, no existen o existen incipientemente para empresas no certificadas o bien en consorcios o UTEs de empresas certificadas, cada asociada tiene un procedimientos de gestión diferente.

En definitiva, la pregunta es ¿cómo aplicar una norma establecida para recursos humanos permanentes y capacitados, medios de producción estables, procedimientos definidos y productos finales siempre iguales, a una actividad donde todo cambia?

La Norma ISO 9001, tiene capítulos relacionados a la organización general de la empresa y un capítulo específico dedicado al proceso de producción.

Los capítulos de organización general se refieren a la operatoria indirecta de la empresa, es decir a aquella que no se desarrolla específicamente para ninguna obra.

Este es el caso de los sectores de recursos humanos, compras, parques de maquinarias, contaduría, etc..

Pero hay un sector, el de producción, que es el que está normado por el Capítulo 7 de la Norma, que se refiere a los procesos de planificación, producción y control del producto.

Después de haber aplicado los conceptos de gestión de calidad a múltiples de las principales obras públicas y privadas de la Argentina, podemos afirmar que los inconvenientes antes mencionados hacen que no se encuentre debidamente instrumentado el Capítulo 7 de la Norma ISO 9001 en la mayoría de las empresas constructoras de la Argentina, incluidas muchas de las grandes empresas de nuestro país.

Ahora bien, cómo abordar este tema.

Me hice esa pregunta en el momento en que YPF invitó a nuestra consultora a ofertar la Auditoría de Gestión de Calidad de las Instalaciones de su Edificio Corporativo en Puerto Madero.

Inducción del sistema de gestión de calidad

El principio de acción básico para lograr el buen resultado de un producto es que los suministros y los procesos sean controlados efectivamente por quien los produce.

Simplificando el tema, aquí tenemos dos actores del proceso productivo, el Contratista y el Inspector de Obra.

Cuando digo quien lo produce, me refiero al Contratista.

Quienes realizamos direcciones, inspecciones y gerenciamientos de contratos, sabemos del alivio que nos provoca controlar a un buen contratista, es decir a aquel que sabe hacer bien su trabajo.

Por mejor inspección que se realice, una obra no saldrá bien si el contratista no realiza su trabajo con un sistema de control adecuado.

No es cierto que realizar las tareas de control evidenciado de obra resulte en un aumento del costo de la misma. Los contratistas saben realizar sus trabajos, tienen toda la experiencia. En la mayoría de los casos les hace falta solamente seguir ciertos pasos ordenados encaminados dentro de un sistema de gestión estructurado para alcanzar la calidad.

Por tanto, antes de iniciar los trabajos e independientemente del nivel de certificación de calidad que tenga la empresa a supervisar, la filosofía adecuada de trabajo como directores, gerenciadores o inspectores de obra es verificar los sistemas de gestión de calidad de los contratistas y si los mismos no son consistentes, lo cual ocurre en la mayoría de nuestras obras, inducir al contratista a implementar un sistema de gestión de calidad adecuado.

Nunca tratamos de sustituir las falencias de los contratistas con una intensiva tarea de inspección. Por el contrario, creemos que los expertos en realizar obras son ellos, y fueron ellos quienes fueron calificados por sus merecimientos para ejecutar esa obra. Por tanto, es pertinente ayudarlos a que ellos presten un servicio autocontrolado mediante la aplicación de un sistema de gestión de calidad evidenciado bajo los lineamientos de la Norma.

Luego, nosotros como auditores e inspectores, auditamos el sistema de gestión verificando que el Contratista sigue llevando las evidencias del control sistemático realizado e inspeccionamos por muestreo los productos derivados de esos procedimientos controlados.

En nuestro caso del Edificio Corporativo, solamente cumplimos las tareas de auditores de los sistemas de gestión de calidad.

Quienes trabajaron como subcontratistas de las distintas especialidades son empresas que se encuentran entre las más importantes del mercado argentino. Algunas con certificación ISO 9001 y otra sin misma. A todas las empresas sin excepción, se las debió inducir a completar o a implementar casi de cero un sistema de gestión de calidad evidenciado.

El resultado fue, que una vez afianzados en el uso del sistema de gestión, lo siguieron empleando como procedimientos internos de trabajo y otros certificaron ISO 9001 con esa misma base.

Qué controlar

Edificios de las características del Corporativo de YPF tienen una gran complejidad.

Tanto la arquitectura, la estructura y las instalaciones tienen características y dimensiones que escapan al común de los edificios a que está acostumbrado el profesional medio. Por dar un ejemplo, los colectores de agua enfriada del sistema de aire acondicionado son cañerías de acero ASTM A53 Gr B de 12” similares a las que se usan en refinerías.

Los suministros que intervienen en toda la construcción son de una cantidad inusitada. Cables, conectores, lámparas, luminarias, etc. etc. etc. .

Entonces, cómo realizar un control eficiente de todos estos suministros y de todos los procesos involucrados??

El objetivo de la calidad es lograr un producto, nuestra obra, que permita en un futuro ser operada y mantenida dentro de las condiciones de diseño, y brinde seguridad a los bienes  garantizando salud a las personas usuarias.

Fue nuestro criterio, en este servicio segmentar los productos y procesos en distintos grados de criticidad, dando mayor nivel de control a aquellos que afectaran a la salud de las personas y a la seguridad del Edificio.

Estos suministros fueron calificados como críticos.

Dentro de esta categoría se incluyeron suministros tales como seccionadores de alta potencia, rociadores de agua de incendio, entre muchos otros y entre los procesos se incluyó por ejemplo la prueba de funcionamiento de los ascensores como batería para casos de emergencia.

El requerimiento de trazabilidad de los suministros en la Norma ISO 9001 queda a requerimiento del Cliente.

Trazar un suministro es identificar la exacta tipología del mismo, su partida de fabricación y la exacta ubicación en la obra del mismo.

Prestigiando la seguridad del edifico y la salud de sus usuarios, el sistema de gestión estableció el requerimiento de trazabilidad para los suministros calificados como críticos.

Focalización sobre la obra

Como dijimos, la Norma establece condiciones de gestión para todos los sectores de la empresa. Compras, recursos humanos, almacenes, planificación, producción, etc..

En los casos de aplicación de la Norma a la gestión de calidad de construcción, como es el caso de los consultores e ingenieros, el objetivo fundamental debe ser la focalización de la gestión en nuestra obra.

Es decir, focalizamos el desarrollo del sistema de gestión de calidad en los siguientes aspectos:

  • Gestión de la Ingeniería
  • Gestión de los Suministros
  • Gestión de los Procedimientos de Producción
  • Precommissioning y Commissioning
  • Emisión Final de los Registros de Calidad

Para todas estas etapas se establecen procedimientos de control evidenciados a cargo del Supervisor de Calidad de la propia empresa constructora.

Cuando hablamos de evidenciados, significa que los controles realizados se evidencian en formularios, ya sea en papel o informáticos, que pueden ser auditados por terceros.

Vamos a hacer un pequeño resumen sobre cada etapa del sistema de gestión de calidad.

Gestión de la Ingeniería

La base de este control significa establecer procedimientos para asegurar que los planos u otros documentos que se empleen para realizar la construcción o montaje de las obras, se correspondan efectivamente con la última versión de los documentos aprobados para construcción.

Parece obvio. Sin embargo en grandes obras, la complicación es mayúscula.

Son muchas las partes intervinientes. Cliente, Dirección de Obra, Gerenciadores, Empresa Constructora, Subcontratistas, Departamentos de Ingeniería, Compras, etc, etc.

Por esta situación, deben establecerse entre otros los siguientes procedimientos:

  • Procedimiento de control de emisión y dictamen

Procedimientos para llevar el control del estado de emisión y dictamen de los documentos, en la jerga “situación de ingeniería”

  • Procedimiento de empleo en obra

Procedimientos claros de qué puede hacer el Contratista con los distintos dictámenes posibles de un documento, asegurando que se construya con aquellos válidos para construcción.

  • Procedimiento de revisión válida

Procedimientos que aseguren que, en caso de modificaciones de planos aptos para construcción, las copias que se encuentran en manos de múltiples sectores de obra sean reemplazadas adecuadamente.

Esto incluye también que los equipos probados en fábrica mediante protocolos como el caso de tableros o celdas, sean fabricados y probados según la última versión de la ingeniería apta. Caso raro en los tableros, los cuales reciben nuevas cargas a medida que avanza la obra.

Parece fácil, pero no lo es para obras complejas

 

Gestión de los Suministros

  • Requisitos de aprobación

Para cada suministro se deben establecer los requisitos de aprobación.

Son requisitos todos aquellos requerimientos de resistencia, protección anticorrosiva, linealidad, espesor, calidad de material, aislación dieléctrica, etc que debe cumplir el suministro que lo hace apto para su incorporación a la obra.

  • Procedimiento de inspección en fábrica

Definición de producto, procedimientos de ensayos de prototipo, ensayos de remesas, condiciones de embalaje y documentación de despacho a obra.

  • Procedimiento de recepción en obra y despacho interno

Procedimiento de recepción incluyendo la verificación de todos los requisitos en forma evidenciada, condición de almacenamiento, de segregación o cuarentena en caso de no conformidades, registración de partidas para suministros trazables y procedimiento de despacho interno.

Gestión de los Procedimientos de Producción

En este caso se trata de describir los procedimientos empleados para realizar la construcción y el montaje de los suministros.

Implica ello particularizar las condiciones contractuales a los métodos y equipamiento del Contratista y establecer registros de autocontrol evidenciado que permitan a los supervisores que revisan los trabajos de montaje o construcción, tildar o registrar los resultados del control.

De hecho, este control es siempre realizado por las empresas a cargo de la obra. Se trata entonces, solamente, de implementar un registro del control para ser completado sistemáticamente en el momento en que el mismo se realiza, lo cual con práctica, se transforma en un costo marginal.

Precommissioning y Commissioning

Precommissioning es una palabra inglesa que define la prueba de preoperación de cada parte de la instalación.

Por ejemplo la verificación de que una bomba sea puesta en marcha en condiciones de operación normal. Generalmente esta operación la realiza el fabricante. Pero que la misma sea puesta en marcha y funcione correctamente, no significa que se haya verificado que la instalación vaya a cumplir con los objetivos para los cuales fue diseñada.

Commissioning define la puesta en marcha de la instalación, es decir la verificación de las condiciones de diseño de la misma.

Esta verificación de puesta en marcha, es habitual en las grandes obras de ingeniería en las que hemos participado, tales como presas, líneas de transmisión, obras industriales y petroleras, pero que en mi conocimiento, no ha tenido antecedente de aplicación en grandes edificios.

En el caso de muchas de nuestras obras supervisadas, la aplicación de estos procedimientos en forma sistemática, nos llevó a descubrir por ejemplo que el nivel de iluminación real verificado no se correspondía con el de diseño, o que el flujo de aire de una caja VAV no era el que correspondía, o que los motores de las persianas antihumo no funcionaban porque se encontraban erróneamente polarizados, afectando de esta forma no solamente la performance del sistema de aire acondicionado sino la seguridad del edificio.

En el Edificio Corporativo de YPF, se realizaron todas estas pruebas en forma evidenciada a través de protocolos de preoperación y puesta en marcha.

Estos protocolos fueron diseñados como un documento más de ingeniería y contenían entre muchas otras informaciones, las condiciones esperadas del equipo o de la instalación y todas las condiciones verificadas en el ensayo.

Emisión Final de los Registros de Calidad

Concluida la obra y el proceso de gestión, hay un aspecto final tal es el ordenamiento de todos los documentos que evidencian la gestión de calidad en tomos ordenados y caratulados, ya sea en papel o en soporte magnético, de los que resulta una información inestimable para las posteriores tareas de operación y mantenimiento del edificio por ciclo de vida.

Esta información incluye los registros de trazabilidad de los elementos críticos indicando claramente al gerente de operaciones del edificio, en caso de falla, la ubicación del mismo y de aquellos pertenecientes a la misma partida de fabricación.

¿Certificadora o Consultora?

Cuando YPF invitó a nuestra Consultora a cotizar este servicio, tuvimos la oportunidad de competir con empresas certificadoras de calidad.

La razón de peso para decidir la contratación, fue la metodología propuesta para resolver el problema planteado con la calidad del Edificio.

Esta metodología es la que describí sucintamente en este escrito.

Ahora bien, ¿cuál es la diferencia entre una certificadora de calidad y una consultora de ingeniería para enfocar el problema de la calidad?

Puedo decirlo con conocimiento de causa porque soy ingeniero consultor y tengo formación como Auditor IRCA-ISO 9001.

El certificador de calidad está formado y de hecho rinde exámenes para verificar que cada procedimiento de gestión de la empresa auditada se adecua a los lineamientos indicados en la Norma en su última revisión. Es decir, auditan procesos, no productos.

Engañosamente se puede ver en las cajas de productos farmacéuticos un sello que dice que está conforme a la Norma ISO 9001. Sin embargo, cuando uno comienza a investigar en detalle, resulta que lo que tiene el sello ISO 9001 es el “proceso” con el que se fabrican los envases de cartón. En el mejor de los casos, lo certificado es el proceso de producción del medicamento, pero no así las aptitudes del medicamento en sí.

Los ingenieros consultores, cuando encaramos auditorías de calidad sobre una construcción, debemos tener en nuestra visión la aplicación de los conceptos de la Norma ISO 9001 para lograr un producto final, es decir una obra, que responda a la condición para la cual fue pensada, prestigiando y balanceando cuestiones de diseño, de seguridad, de construcción, de operación y de posibilidades de realización.

Ese criterio ingenieril, es lo que nos separa y nos diferencia positivamente respecto a los certificadores de calidad.

El mercado de la dirección de obras y las certificadoras de calidad

Desde hace aproximadamente 20 años, diversas certificadoras de calidad se han instalado en nuestro país ofreciendo y desarrollando su mercado de certificación de sistemas de gestión de calidad para empresas.

Comenzaron por las empresas automotrices, siguieron por las empresas industriales proveedoras de las automotrices, luego por otras empresas industriales en general, luego pasaron a los servicios, bancos, aseguradoras, hasta arribar finalmente a las empresas de construcción.

En todos los casos el Certificado ISO 9001 concedido a una empresa, certifica que los procedimientos encadenados que emplea la organización para gestionar la calidad, están dentro de los lineamientos de la Norma. Nada dicen acerca de las aptitudes funcionales de los productos o servicios generados por esas organizaciones.

Últimamente, distintos clientes privados y fundamentalmente públicos, obnubilados por la palabra calidad, amantes de lo foráneo y poco informados de la verdadera función de las certificadoras de calidad, encomiendan a estas empresas tareas de control de obras de ingeniería propias de la dirección de obra que es incumbencia indelegable de los ingenieros.

De hecho, las dos últimas centrales térmicas que están en construcción, fueron encomendadas a empresas certificadoras internacionales, no a empresas de consultoría, para las cuales la calidad es solamente una parte de la dirección de la obra.

Incumbencia y formación profesional

La dirección y gerenciamiento de una obra de ingeniería o incluso de una obra de arquitectura de la magnitud del Edificio Corporativo de YPF, es incumbencia indelegable de los ingenieros y de empresas de consultoría en ingeniería.

Pero, dado el avance de las técnicas de control y gestión, no es posible hoy, dirigir una obra compleja sin formación respecto a métodos de administración de proyectos, formación en costos y estándares de obra, formación en auditoría de sistemas de gestión de calidad, en auditoría medioambiental, en auditorías de seguridad y en sustentabilidad.

Ante este avance de las empresas de certificación sobre el mercado de la ingeniería, se imponen acciones meditadas, coordinadas y efectivas para defender nuestro mercado y acciones de las universidades para aggiornar los planes de estudio de los nuevos ingenieros, de tal manera de prepararlos para abordar adecuadamente la dirección e inspección de obras y en particular el nuevo paradigma de la calidad en la construcción.

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YACYRETA HYDROELECTRIC POWER PLANT

 

WORKS FOR THE PROTECTION OF THE AGUAPEY STREAM

 

Introduction

 

Aguapey Stream Basin Protection is one of the main works for the finishing of Yacyreta Reservoir Project. This Project is fundamental since its completion will impede the flooding of vast territories of the Republic of Paraguay thought the elevation of the reservoir storage level to its definitive height of 83 m above sea level.

Main works consist of 64.5 km of land dams which begin in the left margin of the river in Rincon de Santa Maria, cross over the main branch where they reach a maximum height of 43 m. After covering part of Yacyreta Island, cross over Aña Cua branch, then continue through the right margin 25 km, finishing in Paraguay’s San Cosme and Damian cities.

Nearby Damian city is Aguapey Stream, tributary of Parana River, which discharges an average flow of 25 m3 / s over the reservoir at a level of approximately 78 meters.

The Elevation of the Reservoir to its definite storage level of 83 masl would flood Aguapey Stream Valley, generating a sub reservoir of over 450 km2 of which 360 km2 correspond to mainland and wetland, and the remaining 200 km2 corresponding to productive land.

To prevent this situation, Protection Works of Aguapey Stream have been developed consisting of a land dam in the stream mouth to avoid flooding when the reservoir in filled with more than the current storage level and, a drainage channel of 12.5 km long downstream which connects with the collection channel that exists in the dam’s bottom until it reaches the Aña Cua branch.

 

Aguapey II – Aguapey Stream Closure Dam

 

The second stage of the work consisted in the construction of Aguapey Dam with an approximate length of 4.3 km. reaching to a crest elevation over the asphalt pavement of 86.45 masl, the construction of an irrigation channel in the Paraguayan margin and the Closure of the Temporary Deviation and the Opening of Aguapey Deviation Channel simultaneously.

The original Dam Project included in the bidding documents consisted on a body of soil and a blanket towards the reservoir. The Dam contained two lower clay cofferdams in the stream channel bed that along with the blanket were works performed over 14 years ago. All the leaking control in the foundation relied on the blanket and wells of relief.

The Work consisted on the drainage of the sector between both cofferdams and the continuation of the Dam building works until it reaches a final profile of 86.45 masl.

Before the construction started, work direction had begun, by conducting a geological-geotechnical auscultation of the stream channel, the cofferdams and the blanket, in order to reassure that the emptying of the precinct was done in a safety manner.

This study was meant to contemplate the current state of the work that was going to be part of the final project, and the fact that the reservoir level was higher than the level expected when the dam was planned.

As a result, the conclusion was that the bottom of the stream presented significant soil heterogeneity with important permeable sand layers and that the blanket had low waterproofing capacity.

After calculations of thin matter in which filtrations and slopes stability were analyzed, the conclusion was that the central precinct couldn’t be emptied without risking   siphoning effect and cofferdams failure. Even though it was possible to empty the precinct up to a level of 76.50 masl, the work between both cofferdams should be done under a strap of approximately 4 m of water.

Since the blanket provided a poor water proving capability, flow lines were to be prolonged underneath the dam so as to decrease the gradients to acceptable levels.

During design adjustment, 3 constructive alternatives were analyzed to enlarge the flow lines underneath the cofferdams precinct:

  • A bentonite screen constructed underneath the cofferdam in Yacyreta side that goes up to the waterproof mantles
  • A waterproofing of the bottom of the central precinct between the cofferdams through the placement of a concrete layer poured under water
  • The waterproofing of the mentioned precinct through the collocation of a waterproof membrane under water. 

Comparative Studies were done taking into account constructive complexities, costs, work safety and construction time since there were contractual key dates related to the expected time for the elevation on the storage level of Yacyreta Reservoir.

From those studies, the last alternative resulted as the most convenient being the new dam project as indicated in the diagram below:

With the alternative defined, the constructive challenge was the correct placement of the waterproof membrane under a strap of approximately 4 m of water.

Giving the critical conditions of the Project, after having the bottom waterproofed and before the drainage of the precinct, this one had to be filled up with sufficient weight so as to prevent a siphoning effect and stability mentioned before. Filling the area with sand coming from the Parana River was the most viable solution.

The selected membrane was made up of Polyvinyl chloride of 1.2 mm. thick and a resistance of 15 Mpa according to ASTM 882.

The membranes were rolled in rolls of about 1.80 m. The panels were welded by heat with controlled temperature to achieve complete fusion of juxtaposed panels, forming a single piece of the size of the precinct to be fulfilled.

The joints were tested in perpendicular tension to the seam making sure that they possessed greater strength than the membrane itself.

Before the placement of the waterproof membrane, another geotextile membrane was spread on the bottom to protect the former of any tearing element that may be deposited in the bed of the stream.

Alter being welled, the membrane was rolled and placed over a pontoon withheld and mobilized by a hoisting engine for a controlled placement of it over the bottom of the stream.

Before the filling of the precinct it was necessary to counterbalance the membrane to avoid dislocation or movements.

For this reason geocells of 7.5 cm high, 1.1 mm thick of geotextile were employed as well as concrete slipped in a working platform on a maximum area of 1500 cm2 to transform them into counterweight articulated sheets. Afterwards, they were lifted with a rocker arm and collocated over the membrane with a crane.

The positioning and the correct placement of the membrane as well as the geocells were inspected underwater by divers from the Consulting Consortium.

Once the membrane had been counterweighted, the hydraulic filling of sand took place up to the level of the new project.

Alter the filling was done, the precinct was drained to the expected levels continuing in this way with the work in the traditional way.

The new design is stable even though if the membrane deteriorates or even if it disappears during the work. Something that is highly improbable.

The Dam Project is completed with the construction of an irrigation channel on the Paraguayan side with a volume of 600m3 of reinforced concrete.

Special Tasks had to be made for the coordination of the closure of the stream discharge over the reservoir and the simultaneous opening of Aguapey Channel.

Those tasks were performed under strict supervision and having developed an Operative Plan and a Plan for Contingencies on the handling of the plug cofferdams and the Channel gates that provide all the possible contingencies and other exceptional events that could appear while the Aguapey sub reservoir drainage was done.

 

The main data of the project is the following:

 

The Project Adjustment, Inspection, Contract Administration and Work Direction were in charge of the Joint Venture COINTEC-INCONPAR-GCM-ELEPAR-GEIPEX-GCA UTE under the denomination ENERYA Consortium.

 

 

 

 

 

 

 

 

COMPLEJO HIDROELÉCTRICO YACYRETÁ

OBRAS DE PROTECCIÓN DE LA CUENCA DEL ARROYO AGUAPEY

 Introducción

La Protección de la cuenca del Arroyo Aguapey es una de las principales obras del Plan de Terminación de Yacyretá que es de fundamental importancia para la finalización del proyecto del Embalse de Yacyretá, en la medida en que su concreción impedirá el anegamiento de extensos territorios de la República del Paraguay ante el crecimiento de la cota del Embalse a su valor definitivo de 83msnm.

Las obras principales del aprovechamiento están compuestas por 64,5 km de presas de tierra que comienzan en la margen izquierda del río en Rincón de Santa María, cruzan el Brazo Principal donde tienen su mayor altura 43 m, luego de recorrer parte de la Isla Yacyretá cruzan el Brazo Aña Cuá, continuando luego por la margen derecha en una extensión de aproximadamente 25 km para finalizar en la ciudad paraguaya de San Cosme y Damián.

En las cercanías de esta última ciudad, se encuentra el Arroyo Aguapey, tributario del Paraná que descarga un caudal medio de 25 m3/s sobre el embalse a un nivel aproximado de 78 msnm.

La elevación del embalse a su cota definitiva de 83 msnm inundaría en contracorriente el valle del Arroyo Aguapey, generando un subembalse de más de 450 km2, de los cuales 360 km2 corresponden a tierras firmes y humedales y dentro de estas últimas 200 km2 se corresponden a tierras productivas.

Para evitar esta situación, se desarrollaron las obras de protección del Arroyo Aguapey consistente en una presa de tierra en la desembocadura del arroyo para evitar el anegamiento cuando se llene el embalse por sobre la cota actual de descarga y, aislado el arroyo y el embalse, un canal de 12,5 km de longitud que permita el escurrimiento del arroyo aguas abajo hasta conectar con el canal de colección existente a pie de presa hasta alcanzar el Brazo Aña Cuá.

Aguapey II – Presa de Cierre del Arroyo Aguapey

La segunda etapa de la obra consistió en la construcción de la Presa Aguapey con una longitud aproximada de 4,3 km, llegando hasta una cota de coronamiento sobre el pavimento asfáltico de 86,45msnm, la construcción de una Toma para Riego en la margen paraguaya y el Cierre del Desvío Temporario y la Habilitación del Canal de Desvío del citado Arroyo en forma simultánea.

El proyecto original de la presa incluido en los documentos licitatorios consistía en un cuerpo de suelos y un blanket hacia el Embalse Yacyretá. El cuerpo de la presa contenía dos ataguías inferiores de arcilla en el lecho del cauce del Arroyo que junto con el blanket eran obras realizadas hacía más de 14 años. Todo el control de filtraciones en la fundación estaba confiado al blanket y a los pozos de alivio.

La obra consistía en el vaciado del recinto central entre ambas ataguías y la continuación de las obras hasta completar el perfil final de la presa a nivel 86,45 msnm.

Durante la etapa previa a la construcción, comenzaron las tareas de dirección de las obras, realizando una auscultación geológica-geotécnica del cauce del arroyo, de las ataguías existentes y del blanket, a los efectos de asegurar que la orden de vaciado del recinto central pudiera realizarse con la seguridad adecuada para las obras, las personas y los equipos.

Este estudio debía contemplar el estado actual de las obras que iban a formar parte del proyecto final y el hecho que el nivel del Embalse de Yacyretá se había elevado respecto del considerado originalmente realizar para la construcción de la presa.

Como resultado del mismo, se llegó a la conclusión que el lecho del Arroyo presentaba una notable heterogeneidad de suelos con importantes estratos de arenas permeables y el blanket tenía una muy baja capacidad de impermeabilización.

Luego de un cálculo de elementos finitos mediante el cual se analizaron las filtraciones y la estabilidad de taludes, se llegó a la conclusión que el nivel del recinto central no podía vaciarse completamente sin un serio riesgo de sifonaje y fallas de los taludes de las ataguías. Si bien el recinto se podía vaciar hasta un nivel de 76,50 msnm, las obras entre ambas ataguías se deberían realizar bajo un tirante aproximado de 4 m de agua.

Dado que el blanket aportaba una reducida capacidad de impermeabilización, se debían prolongar las líneas de flujo por debajo de la presa a los efectos de bajar los gradientes a valores admisibles.

Durante la adecuación del diseño, se analizaron 3 alternativas constructivas para alargar las líneas de filtración por debajo del recinto entre ataguías. Una pantalla bentonítica construida por debajo de la ataguía del lado Yacyretá hasta alcanzar los mantos impermeables, una impermeabilización del fondo del recinto central entre las dos ataguías existentes mediante la colocación de una capa de hormigón colado bajo agua y la impermeabilización del recinto mencionado por la colocación de una membrana impermeable bajo agua.

Se realizaron estudios comparativos teniendo en cuenta las complejidades constructivas, los costos, la seguridad de las obras y los tiempos de construcción ya que existían fechas clave contractuales relacionadas a los tiempos previstos de elevación de la cota del Embalse de Yacyretá.

De estos estudios surgió la última alternativa como la más conveniente, resultando el nuevo proyecto de la presa con el esquema de diseño que se indica:

Definida la alternativa, el desafío constructivo era la correcta colocación de la membrana impermeable bajo un tirante aproximado de 4 m de agua.

Dadas las condiciones críticas del proyecto, luego de impermeabilizado el fondo y antes del vaciado del recinto, se debía proceder a rellenar dicho recinto con el suficiente peso para evitar los efectos de sifonaje y estabilidad antes mencionados. La solución más viable fue rellenar con arena refulada proveniente del Río Paraná.

La membrana seleccionada fue de policloruro de vinilo de 1,2 mm de espesor y una resistencia de 15 Mpa según ASTM 882.

Las membranas eran laminadas en rollos de alrededor de 1,80 m. Los paños fueron soldados por calor con temperatura controlada hasta lograr la fusión total de los paños yuxtapuestos, conformando así una única pieza del ancho del recinto a cubrir.

Las uniones fueron testeadas a tracción perpendicular a la costura verificando que las mismas poseían mayor resistencia que la correspondiente a la propia membrana.

Antes de la colocación de la membrana impermeable, se extendió sobre el fondo otra membrana de geotextil cuya única función fue proteger a la membrana impermeable de cualquier desgarro por eventuales elementos cortantes o desgarrantes que pudieran estar depositados en el lecho del Arroyo.

Luego de soldada la membrana fue enrollada en carretes del ancho requerido los cuales fueron dispuestos sobre un pontón retenido y movilizado por guinches, que permitió la extensión controlada de la membrana sobre el fondo.

Antes de proceder a la ejecución del relleno del recinto era necesario contrapesar la membrana para evitar efectos de descolocaciones o corrimientos durante el refulado.

A tal efecto se emplearon geoceldas de 7,5 cm de altura, 1,1 mm de espesor de geotextil y un área máxima de 1500 cm2 las cuales se colaron con hormigón en obrador para transformarlas en placas articuladas de contrapeso que fueron trasladadas, izadas con un sistema de balancín y colocadas con grúa sobre la membrana.

El posicionamiento y la correcta colocación de la membrana y de las geoceldas fueron inspeccionadas en forma subacuática por buzos del Consorcio Consultor.

Una vez contrapesada la membrana impermeable se comenzó con las tareas de refulado de arenas hasta los niveles del nuevo proyecto.

Completado el refulado se realizó el drenaje del recinto con los niveles de seguridad previstos continuando las obras en seco de forma tradicional.

Es de hacer notar que el nuevo diseño se comporta establemente, aún cuando la membrana se deteriore o incluso desaparezca durante la vida útil de la obra, cosa sumamente improbable.

El proyecto de presa se completa con la construcción de una toma de riego en la margen paraguaya con un volumen de 600 m3 de hormigón armado.

Debieron también realizarse especiales tareas de coordinación para el cierre de la descarga del Arroyo sobre el Embalse y la habilitación simultánea del Canal Aguapey.

Estas tareas se realizaron bajo absoluta supervisión y habiendo desarrollado un Plan Operativo y de Contingencias del manejo de las ataguías tapón y de las compuertas del Canal que contemplaran todas las posibles contingencias de crecidas y otros eventos excepcionales que pudieran presentarse mientras se realizaba el vaciado del Subembalse Aguapey.

Los datos significativos del proyecto son los siguientes:

La Adecuación del Proyecto, la Inspección, la Administración del Contrato y la Dirección de Obra estuvieron a cargo de la unión transitoria de empresas COINTEC-INCONPAR-GCM-ELEPAR-GEIPEX-GCA UTE bajo la denominación de Consorcio ENERYA.

 

 

 

 

 

 

 

 

YACYRETA HYDROELECTRIC POWER PLANT

WORKS FOR THE PROTECCION OF THE AGUAPEY STREAM

Introduction

 

The Protection of the Aguapey Stream Basin is one of the main works for the finishing of Yacyreta Reservoir Project. This Project is fundamental since its completion will impede the flooding of vast territories of the Republic of Paraguay thought the elevation of the reservoir storage level to its definitive height of 83 m above sea level.

Main works consist of 64.5 km of land dams which begin in the left margin of the river in Rincon de Santa Maria, cross over the main branch where they reach a maximum height of 43 m. After covering part of Yacyreta Island, cross over Aña Cua branch, then continue through the right margin 25 km, finishing in Paraguay’s San Cosme and Damian cities.

Nearby Damian city is Aguapey Stream, tributary of Parana River, which discharges an average flow of 25 m3 / s over the reservoir at a level of approximately 78 meters.

The Elevation of the Reservoir to its definite storage level of 83 masl would flood Aguapey Stream Valley, generating a sub reservoir of over 450 km2 of which 360 km2 correspond to mainland and wetland, and the remaining 200 km2 corresponding to productive land.

To prevent this situation, Protection Works of Aguapey Stream have been developed consisting of a land dam in the stream mouth to avoid flooding when the reservoir in filled with more than the current storage level and, a drainage channel of 12.5 km long downstream which connects with the collection channel that exists in the dam’s bottom until it reaches the Aña Cua branch.

In this article I will refer to Aguapey I – Aguapey Stream Discharge Channel

 

Aguapey I – Aguapey Stream Discharge Channel

 

The first stage of the construction consisted on a linking channel from Aguapey stream intake position to the station 12+500 in which a junction is made between this one and the channel at the bottom of the dam in order to derive water from the stream to the discharge area in the Aña Cua branch. Construction began in the second part of the year 2005.

The path of the trace was carried out mostly on clay soils, having to go through an important basalt mantle, sandstones and altered rocks between the stations 8+100 and 10+275.

The first excavations in these progressives allowed us to perceive the bedding state of rocky mantles, having as a consequence important alterations that required a demanding and heterogeneous slopes project to meet the safety of all personnel and equipment employed during the process of excavation and also to meet the channel’s medium and long term stability.

For this reason the degree of alteration, the jointing and the RQD of the rock mantle have been entirely analyzed and different sections have been designed to assure proper slope stability.

Due to the alteration of the rock mass, blasting methods were adjusted as regards positioning, separation, depth and drilling load to the effects of making blasting works more efficient.

Taking into account the deep alteration state of the rocks and sandstones present and giving prestige to the integrity of the work in its expected long lifetime, slopes that don’t require injected anchors as a means of support were decided.

 In some cases of deep alteration shotcrete protective paving was done.

Pure soil areas were found with a few little rock outcrops up to the station 8+000.

In almost every section clay soil was found and slopes and lines sections 3H: 1V were design.

In these sections, excavations were done with conventional high performance equipment through traditional methods and intensive dedication.

Slopes protection was done with medium rank rocks up to the berm, which is likely to get into contact with the water flow, and through a vegetable protection and stabilization drainages in superior areas that presented possibility of collapse.

Main data as regards dimensions:

Channel Length: 12.5 km.
Design Flood:   700 m3/ sec
Regular Excavation Volume: 8.640.079 m3
Rock Excavation Volume: 1.863.895 m3
Total Volume of the Excavation: 10.504.000 m3
Channel Maximum Depth:        39.0 m.
Channel Minimum Depth: 8.0 m.
Storage level of the Channel’s Sill: 69.00 masl.

 

The Channel is crossed by many different building works that completed the Project.

One of them is the crossing of the 5B Route in the station 9+400. This route had to be relocated and re-projected and its crossing required a viaduct to bridge the irregularities caused by the channel’s slopes. In the Interjection between the route and the channel a structure was built to control the flow of water.

The viaduct was design with premolded concrete beams that were mounted through the use of launching beams. The total concrete volume was 750 m3.

The central section contains the Channel’s Flow Control Structure, made of four big columns that hold three flat gates set on by hydraulic mechanisms.

These Gates will allow the realization of maintenance procedures downstream.

The Control Structure involved the realization of 2.230 m3 of concrete.

The Channel Crossings are completed by 3 bridges for animal transit and an irrigation bridge with a capacity of 108 m3 to irrigate arable land in Paraguay’s territory.

Aguapey Channel’s Works were successfully completed and in the original deadlines established in December 2007, except for the Irrigation Bridge. Its construction is to be decided by Yacyreta Binational Entity in a near future.

The Final Project, the Inspection, Contract Administration and the Building Work Direction were in charge of the Joint Venture COINTEC-INCONPAR-GCM-ELEPAR-GEIPEX-GCA UTE under the name of ENERYA Consortium.

COINTEC, from The Argentinean Engineering Consultants Chamber (Cámara Argentina de Consultores de Ingeniería) acted as the Argentinean leading company.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COMPLEJO HIDROELÉCTRICO YACYRETÁ
OBRAS DE PROTECCION DE LA CUENCA DEL ARROYO AGUAPEY

Introducción

La Protección de la cuenca del Arroyo Aguapey es una de las principales obras del Plan de Terminación de Yacyretá que es de fundamental importancia para la finalización del proyecto del Embalse de Yacyretá, en la medida en que su concreción impedirá el anegamiento de extensos territorios de la República del Paraguay ante el crecimiento de la cota del Embalse a su valor definitivo de 83msnm.

Las obras principales del aprovechamiento están compuestas por 64,5 km de presas de tierra que comienzan en la margen izquierda del río en Rincón de Santa María, cruzan el Brazo Principal donde tienen su mayor altura 43 m, luego de recorrer parte de la Isla Yacyretá cruzan el Brazo Aña Cuá, continuando luego por la margen derecha en una extensión de aproximadamente 25 km para finalizar en la ciudad paraguaya de San Cosme y Damián.

En las cercanías de esta última ciudad, se encuentra el Arroyo Aguapey, tributario del Paraná que descarga un caudal medio de 25 m3/s sobre el embalse a un nivel aproximado de 78 msnm.

La elevación del embalse a su cota definitiva de 83 msnm inundaría en contracorriente el valle del Arroyo Aguapey, generando un subembalse de más de 450 km2, de los cuales 360 km2 corresponden a tierras firmes y humedales y dentro de estas últimas 200 km2 se corresponden a tierras productivas.

Para evitar esta situación, se desarrollaron las obras de protección del Arroyo Aguapey consistente en una presa de tierra en la desembocadura del arroyo para evitar el anegamiento cuando se llene el embalse por sobre la cota actual de descarga y, aislado el arroyo y el embalse, un canal de 12,5 km de longitud que permita el escurrimiento del arroyo aguas abajo hasta conectar con el canal de colección existente a pie de presa hasta alcanzar el Brazo Aña Cuá.

En este artículo me referiré a Aguapey I – Canal de Descarga del Arroyo Aguapey.

Aguapey I – Canal de Descarga del Arroyo Aguapey

La primera etapa de las obras consistió en la construcción de un canal de enlace desde la posición de toma en el Arroyo Aguapey hasta la progresiva aproximada 12+500 en la cual se realiza el empalme con el canal de pie de presa existente derivando así las aguas del Arroyo hasta su descarga en el Brazo Aña Cuá. La construcción comenzó en el segundo semestre del año 2005.

El recorrido de la traza se desarrollaba en su mayoría sobre suelos arcillosos, debiendo traspasar un importante manto basáltico y de areniscas y rocas alteradas entre las progresivas 8+000 y 10+275.

Las primeras excavaciones en estas progresivas permitieron vislumbrar el estado de yacencia de los mantos rocosos, con importantes alteraciones que requirieron un exigente y heterogéneo proyecto de taludes, para atender la integridad del personal y equipamiento a emplear durante el proceso de excavación y a la estabilidad del canal en el mediano y largo plazo.

A tal efecto se analizaron el grado de alteración, el diaclasamiento y el RQD del manto rocoso en toda su extensión, diseñándose las distintas secciones que aseguraran una estabilidad de taludes adecuada.

La alteración de los macizos rocosos obligó a ajustar los métodos de voladura en cuanto a posicionado, separación, profundidad y carga de las perforaciones a los efectos de darle eficiencia a los trabajos de voladura.

Teniendo en cuenta el estado de profunda alteración de las rocas y areniscas presentes y prestigiando la integridad de la obra en su extensa vida útil esperada, se decidieron pendientes de taludes que no requirieran anclajes inyectados como medio de sostenimiento.

En algunos casos de profunda alteración se realizaron revestimientos de protección con shotcrete.

Las zonas puramente de suelos se encontraron, con algunos pequeños afloramientos de rocas hasta la progresiva 8+000.

En casi la totalidad de las secciones los suelos encontrados fueron arcillas y se diseñaron secciones de taludes más tendidos 3H:1V.

En estas secciones, las excavaciones fueron realizadas con equipo convencional de alta performance empleando métodos tradicionales y una dedicación intensiva.

Las protecciones de taludes fueron realizadas con roca de mediana graduación hasta la berma que, con una alta probabilidad, puede entrar en contacto con el flujo de agua y mediante una protección vegetal y drenajes de estabilización en las zonas superiores que presentaban posibilidad de desmoronamiento.

Los principales datos del canal en cuanto a dimensiones son los siguientes:

 

Longitud del Canal: 12.5 km.
Crecida de Diseño: 700 m3/ seg
Volumen Excavación Común: 8.640.079 m3
Volumen de Excavación Roca: 1.863.895 m3
Volumen Total de Excavación: 10.504.000 m3
Profundidad Máxima del Canal: 39.0 m.
Profundidad Mínima del Canal: 8.0 m.
Cota de la Solera del Canal: 69.00 msnm.

El canal es atravesado por varias obras singulares que completaron el proyecto.

La primera de ellas es el cruce de la Ruta 5B en la progresiva aproximada 9+400. Esta ruta debió ser relocalizada y reproyectada y su cruce requirió de un viaducto para salvar los desniveles provocados por las pendientes del canal. En la propia intersección de la ruta con el canal se construyó una estructura para el control de flujo.

El viaducto fue diseñado con vigas premoldeadas de hormigón que fueron montadas mediante el empleo de vigas de lanzamiento. El volumen total de hormigón fue de 750 m3.

El tramo central contiene la Estructura de Control de Flujo del canal, formada por cuatro grandes pilares que alojan tres compuertas planas accionadas por mecanismos hidráulicos.

Estas compuertas permitirán realizar tareas de mantenimiento aguas abajo.

En su conjunto, la Estructura de Control implicó la realización de 2.230 m3 de hormigón.

Completan los cruces del Canal, 3 Puentes de Paso de Animales y un Puente Canal de Riego de 108 m3 de capacidad para irrigar tierras cultivables en territorio paraguayo.

Las obras del Canal Aguapey se completaron exitosamente y cumpliendo las fechas claves originales en Diciembre de 2007, salvo el Puente Canal de Riego cuya construcción está a decisión de la Entidad Binacional Yacyretá para un futuro inmediato.

El Proyecto definitivo, la Inspección, la Administración del Contrato y la Dirección de Obra estuvieron a cargo de la unión transitoria de empresas COINTEC-INCONPAR-GCM-ELEPAR-GEIPEX-GCA UTE bajo la denominación de Consorcio ENERYA.

COINTEC de la Cámara Argentina de Consultores de Ingeniería ofició de empresa líder argentina.

Yacyreta’s hydroelectric power plant generates an approximate storage level of 78.50 masl. The elevation of the final storage level to 83 masl will produce a substantial improvement on the power generated by the turbines that must be evacuated to the consumption centers through the interconnected system in 500 kV.  

One of the transmission lines collaborating with this matter is The Extra High Voltage Line 500 kV – Rincon de Santa Maria – Mercedes – Colonia Elia. This one begins near the hydroelectric power plant and goes from north to south of Corrientes and Entre Rios provinces until it reaches Colonia Elia. The Line covers 281 km in the North Stretch and 386 km. in the South Stretch covering a total of 667 km.

The power is transmitted through three phases R, S, and T. Each of them has a bundle of 4 cables. Cables are protected against lightings through two steel ground wires.

The wires are protected against lightings through steel wires, called “ground wires”, set over the three phases.

One of the wires contains a fiber optic in order to transmit data between the main transformer stations.

Taking into account a certain conductor length, when the transmission voltage is low the energy losses increase substantially in such a way that according to the power to be transmitted and the longitude, in our case it was necessary to employ a voltage of 500 kV to make the project feasible.

Each one of the 4 conductors of each bundle is a modified Peace River wire consisting of an internal plait of 7 steel threads (total 31.92 mm2) that provides resistance to the whole and a plait along the perimeter of 48 aluminum threads (364,63 mm2 total) that confer electric conduction capacity.

The conductor’s insulation is done through the surrounding air. For this reason, different structures were set throughout the route. These structures support the wire to certain distances so as to impede discharges and at the same time they make everything stable in normal conditions and with an adequate safety level in view of destructive effects.

The line layout is a succession of stretches forming a polygonal which was designed bearing in mind, not only the different hills and valleys, constructions or plantations in the way, but also the geotechnical and hydrological conditions found in the area.

The conductor bundles are linked to the towers through chains of retention and suspension insulators respectively which were tested in laboratories to check their mechanic aptitude and electric insulation.

Each stretch of the polygonal is supported by lattice steel suspension towers, that is to say they load predominantly in transverse way. And at the end of each section, lattice steel angular retention towers were placed. These ones support the loads of wires coming from adjacent sections, plus the climate conditions in any possible way.

The suspension towers designed are the ones with the most modern and economical design, i.e. Cross Rope Towers.

This type of suspension structure is formed by two lattice steel masts.

Each mast has a couple of guys that hold it through the sides towards the front and the back, and are linked through a Cross Rope wire. This wire is a transversal catenary to the direction of the line that holds three polymer insulators that sustain the wires.

The retention towers are similar to the suspension self-supported towers but sturdier.

All the towers were designed and their prototypes tested in the Test Station that the manufacturer had in Belo Horizonte, Brazil.

The foundations employed for the structures varied greatly according to different factors such as the characteristics of soils, the presence of water and the accessibility of the construction equipment into the area.

The foundations of the masts of Cross Rope towers were done with pre-molded direct foundations when their transportation was possible, direct foundations concreted in situ, large diameter piles from 0,60 to 1,20 m.

Guys’ foundations were resolved by AIA injected anchors ISCHEBECK type. They consisted in a pre perforation with a steel hollow bar of high resistance. The length varied with the characteristic of soils. After that, grout rich in cement was injected at high pressure to form a traction pile in order to guarantee the guy’s working load plus a safety rate.

After being injected, all the anchors were tested for rupture load.

The foundations of the self-supported towers were done directly in situ when the soil allowed it.

In some cases, depending on the type of soil, such towers were founded through concreted piles in situ or traditional pre moldered piles.

In other cases where the water level was high it was necessary to work with elevated porches, as in the case of Rio Miriñay Crossing, where the towers are lifted between 7,00 and 8,00 m above natural land level.

COINTEC from The Argentinean Chamber of Engineering Consulting (Cámara Argentina de Consultores de Ingeniería) was in charge of the executive design of this Extra High Voltage Transmission Line.

 

DESCRIPTION OF STAGES IN TRANSMISSION LINES DESIGN

 

After knowing the power to be transmitted and the distance to which it must be transported, an electric study of the line is carried out. From this one the transmission voltage, conductors disposition and conductor section are selected in a way that different electrical considerations are taking into account, such as minimizing losts. This calculation corresponds to Electric Engineering.

Like I’ve said, in the case of the line described above, the voltage is of 500.000 V, i.e. 500 kV which in electric jargon is called “extra high voltage”.

From voltage, conductors section and their spatial disposition definition, the civil-mechanical design of the line starts.

I will try to sum up and simplify the different stages of design in order to make my writing more comprehensible to those who are not familiarized with this kind of design. Even though lines’ design has many more steps in between, their absence will not change this writing’s conclusion.

We can summarize the steps as following: 

  • Definition of Climate Conditions

Projects climate conditions can be defined by previous studies, regulations or weather analysis.

In terms of climatology we have no CIRSOC since in our case what we analyze is the possibility that wind speed may be stronger in some parts of the line. For this reason, probabilities, different from those of the regulation already mentioned, are analyzed.

By means of a probabilistic analysis of severe storms registered in relation with the physical damage they cause in a determined amount of time along the area where the line is going to take place, different wind speeds and load conditions are defined. This data is the starting point for the designer.

  • Conductor mechanical calculations, structure load hypothesis and failure sequence.

Once defined the conductor section by electric design, the mechanical calculation corresponds to the definition of the conductors’ electric wiring voltages associated with every one of the climatic conditions. The calculation is done through the application of the equation of the catenary with special compatibility considerations between aluminum and steel, and special creep considerations due to the slow flow over time. These designs are similar in nature to those employed in bridges shrouds.

From the voltage verified in the conductors and the guard wires for each climatic state, diagrams of the loads that the wires transmit to the structures are obtained.

The loads go from the wires to the structures and the foundations with different failure sequence rates. For this reason, the most suitable failure mode to the design has to be selected before hand.

  • Structures Design

The towers’ geometric design is done followed by the mechanical-civil design.

For this kind of lines, the structures are made of steel lattices of galvanized steel angles with special quality bolts.

All the safety and protection distances used in the tower’s geometrical design depend on each country’s own regulations. Moreover, in some cases international regulations are taken into account such as IEC (International Electrotechnical Commission) or CICGRE (Great Electric Networks Committee).

Naturally, wire goes with the whole line. Appropriate and economic designs as well as a disposition of structures and foundations are what optimize the line’s costs.

Structure’s design evolved along the time in such a way that lighter and more economical structures are being made.

Self-supported towers designs evolved into guyed V structures and more recently into Cross Rope designs in order to minimize production and assembling costs.

The design and sizing is done taking into account second order theory and nonlinear behavior of the guys.

  • Structure prototypes tests

Designs are verified in real size prototypes that are tested in test stations until they collapse. The optimized design is verified when the failure of any element of the tower is produced before load steps going slightly beyond 100 % of the theoretical load of the design.

This process requires the structural designer’s fine expertise.

  • Topographic surveys

These plano-altimetric field surveys are the ones that describe the contour map in which the line is going to be placed.

These surveys are not so different from the ones done for roads.

  • Structures optimized distribution

Even though it’s difficult to explain it in such a few words, we could say that in order to accomplish an optimized distribution of structures, the towers have to be distributed along the area at minimum cost and with such a disposition so as not to exceed the loads admitted by its elements – conductors, insulator chains, towers, guys, anchor bars, foundations – and, at the same time, minimal distances between conductors and ground have to be verified whatever the conditions of wind and temperature are.

These structural and geometrical calculations are carried out by means of specific software. The most popular version is the PLS CADD of Power Line Systems of USA.

  • Soil Studies

Wherever a tower of 480. m and 550 m. is going to be placed; soil, water and electric resistivity studies are performed.

The characteristics of these studies are similar to those for other type of designs.

  • Foundations Design

These designs employ traditional methodology with some technological components of their own and with some operative constrains of this particular type of work, but they are framed in the traditional design of foundations.

  • Complementary Designs

There are other less complex parts of design that are not mention here in order so as not to fill this article with descriptions that doesn’t contribute to the conclusion of it.

La Central Hidráulica de Yacyretá se encuentra generando a una cota aproximada de 78,50 msnm. La elevación a la cota definitiva de 83 msnm, producirá una sustancial mejora de la potencia generada por las turbinas que debe ser evacuada para los centros de consumos a través del sistema interconectado en 500 kV.

Una de las líneas de transmisión que colaboran en esta tarea es la Línea de Extra Alta Tensión 500 kV – Rincón de Santa María – Mercedes – Colonia Elia que partiendo de las cercanías de la Central, atraviesa de norte a sur las provincias de Corrientes y Entre Ríos hasta llegar a Colonia Elia conformando un recorrido de 281km. el Tramo Norte y 386 km. en Tramo Sur, siendo el total de 667 km.

La potencia generada se transmite por una terna de haces de 4 cables correspondientes a las fases R, S y T de generación y los cuales son protegidos contra descargas atmosféricas por un par de cables de acero, llamados cables de guardia, que se disponen por sobre las 3 fases.

Uno de los cables contiene una fibra óptica que tiene como función transmitir datos entre las estaciones transformadoras de cabecera.

Considerando una determinada longitud de conductor, a menor tensión eléctrica de transmisión se incrementan sustancialmente las pérdidas de carga de tal manera que, de acuerdo a la potencia a transmitir y a la longitud, en nuestro caso se hizo necesario el empleo de una tensión de 500kV para hacer viable el proyecto.

Cada uno de los 4 conductores de cada haz es un cable Peace River Modificado formado por una trenza interna de 7 hilos de acero (total 31,93 mm2) que otorga resistencia al conjunto y una trenza perimetral de 48 hilos de aluminio (364, 63 mm2 total) que confieren capacidad de conducción eléctrica.

La aislación de los conductores se produce a través del aire circundante por lo cual se dispusieron distintas estructuras a lo largo del recorrido, que soportan el cable a ciertas distancias tales que impidan la producción de descargas al entorno y al mismo tiempo que el conjunto resulte estable en condiciones normales y con una seguridad adecuada ante efectos destructivos.

El trazado de la línea es una sucesión de tramos conformando una poligonal que se diseñó teniendo en cuenta los accidentes topográficos, las construcciones o plantaciones que debieron atravesarse, así como las condiciones geotécnicas e hidrológicas que se encontraron.

La vinculación del haz de conductores a las torres son cadenas de aisladores de retención y suspensión respectivamente que se ensayaron en laboratorio para verificar su aptitud mecánica y de aislación eléctrica.

Cada tramo de la poligonal está sostenido por torres metálicas reticuladas de suspensión, es decir que toman cargas solamente en el sentido predominantemente transversales y en los extremos de cada tramo de la poligonal se dispusieron torres metálicas reticuladas de retención angular que soportan las resultantes de las cargas de tendido del cable provenientes de los tramos adyacentes, más las acciones climáticas en cualquiera de las direcciones posibles.

Las torres de suspensión diseñadas son las de más moderno y económico diseño, es decir torres tipo Cross Rope.

Este tipo de estructura de suspensión, está formada por dos mástiles metálicos reticulados.

Cada mástil dispone de un par de riendas que los sostienen lateralmente hacia adelante y hacia atrás y se vinculan entre sí por un cable Cross Rope. Este cable es una catenaria transversal a la dirección de la línea que sostiene tres aisladores poliméricos que soportan los cables.

Las torres de retención son de características similares a las autosoportadas de suspensión pero más robustas.

Todas las torres fueron diseñadas y sus prototipos fueron ensayados a rotura en la Estación de Ensayos que el fabricante disponía en Belo Horizonte Brasil.

Las fundaciones que se emplearon para las estructuras tuvieron una gran variación de acuerdo a varios factores entre los cuales podemos mencionar las características de los suelos atravesados, la presencia de agua y la accesibilidad del equipo de construcción a la traza.

Las fundaciones de mástiles de torres Cross Rope fueron resueltas en este trazado con fundaciones directas premoldeadas cuando fue posible transportarlas, fundaciones directas hormigonadas in situ, pilotes de gran diámetro, de 0,60 a 1,20 m.

Las fundaciones de riendas fueron solucionadas por anclajes inyectados AIA tipo ISCHEBECK que consistió en una pre perforación con una barra hueca de acero de alta resistencia hasta una longitud que varía con las características de los suelos, para posteriormente inyectar lechada rica en cemento a alta presión hasta formar un pilote de tracción que interese un cono de arrancamiento tal que asegure la carga de servicio de la rienda más un coeficiente de seguridad.

Todos los anclajes, luego de inyectados se ensayaron a carga de rotura.

Las fundaciones de torres autosoportadas fueron realizadas en forma directa in situ cuando los suelos lo permitieron.

En los casos en que los suelos así lo exigieron, dichas torres fueron fundadas mediante pilotes hormigonados in situ o premoldeados tradicionales.

En algunos otros casos en que el nivel de inundación así lo exigía fue necesario trabajar con pórticos espaciales elevados, como en el caso del Cruce del Río Miriñay, donde las torres se encuentran elevadas entre 7,00 y 8,00 m sobre el nivel del terreno natural.

COINTEC de la Cámara Argentina de Consultores de Ingeniería tuvo a cargo el diseño ejecutivo de esta línea de transmisión en extra alta tensión.

 

DESCRIPCIÓN DE LAS ETAPAS DEL DISEÑO DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN

 

Conociendo la potencia a transmitir y la distancia a la cual debe ser transportada, se realiza el estudio eléctrico de la línea mediante el cual se selecciona la tensión de transmisión, la disposición de los conductores y la sección del conductor de tal manera de tener en cuenta distintas consideraciones eléctricas entre las cuales se encuentra la minimización de pérdidas. Este es un cálculo propio de la ingeniería eléctrica.

Como dije, en el caso de la línea que describí en la primera parte del artículo, esta tensión es de 500.000V, es decir 500 kV lo cual es denominado en la jerga eléctrica “extra alta tensión”.

A partir de la definición de la tensión, sección de los conductores y disposición espacial de los mismos, comienza el diseño mecánico-civil de la línea.

Voy a tratar de resumir y simplificar las distintas etapas del diseño a los efectos de hacer comprensible la exposición a quien no está familiarizado con este tipo de diseños, dejando aclarado que el diseño de líneas tiene muchos otros pasos intermedios más, aún cuando su ausencia no va a modificar las conclusiones de este escrito.

 

Podemos resumir estas etapas o pasos en los siguientes:

•          Definición de las condiciones climáticas

Las condiciones climáticas pueden estar definidas por estudios anteriores al proyecto que se está desarrollando, disposiciones reglamentarias o bien podría requerirse un análisis meteorológico.

En la climatología de líneas nos quedamos sin CIRSOC, ya que en nuestro caso lo que se analiza es la probabilidad de ocurrencia de que una velocidad de viento dada se supere en algún frente definido de una línea que tiene la longitud de nuestro trazado y por tanto se analizan probabilidades bien diferentes a las del reglamento mencionado.

Para ello, a través de un análisis probabilístico de tormentas severas registradas por la traza de daños físicos en un determinado tiempo, se definen distintas velocidades de viento y condiciones de carga que son un dato de partida para el diseñador.

•          Cálculos mecánicos de conductores, hipótesis de cargas de las estructuras y secuencia de falla.

Ya definida la sección del conductor por diseño eléctrico, el cálculo mecánico corresponde a la definición de las tensiones de tendido de los conductores asociadas a cada una de las condiciones climáticas. El cálculo se desarrolla por aplicación de la ecuación de la catenaria, con consideraciones particulares de compatibilidad entre el aluminio y el acero y de creep debido a la fluencia lenta a lo largo del tiempo. Estos diseños son de naturaleza similar a los empleados en los diseños de los obenques de un puente.

A partir de las tensiones que se verifican en los conductores y en los cables de guardia para cada estado climático se obtienen los diagramas de cargas que los cables les transmiten a las estructuras.

Las cargas van derivando de los cables a las estructuras y a las fundaciones con distintos coeficientes de secuencia de falla de tal manera de seleccionar de ante mano el modo de falla más conveniente al diseño.

•          Diseño de estructuras

Se realiza el diseño geométrico y posteriormente mecánico-civil de la torres.

Para este tipo de líneas las estructuras son metálicos reticuladas de perfiles angulares galvanizados con bulones de calidad especial.

Todas las distancias de seguridad y de protección para realizar el diseño geométrico de la torre son distancias y disposiciones reglamentarias que dependen de cada país y en ciertos casos se adoptan normas o recomendaciones de validez internacional correspondientes a organismos tales como CICGRE – Comité de Grandes Redes Eléctricas o IEC – International Electrotechnical Commission.

Naturalmente el cable acompaña todo el tendido. Lo que optimiza el costo de una línea es un adecuado y económico diseño y disposición de estructuras y fundaciones.

El diseño de las estructuras fue evolucionando a lo largo del tiempo de tal manera de lograr estructuras más livianas y económicas.

Los diseños evolucionaron de las torres autosoportadas, a las estructuras en V arriendadas y más recientemente hasta los diseños cross rope de tal forma de minimizar el costo de producción y montaje.

El diseño y dimensionamiento se realiza considerando teoría de segundo orden y comportamiento no lineal de las riendas.

•          Ensayos de prototipos de estructuras

Los diseños se verifican en prototipos a escala real que se prueban hasta el colapso en estaciones de ensayo. El diseño optimizado se verifica cuando la falla de cualquier elemento de la torre se produce

ante escalones de cargas levemente superiores al 100% de la carga teórica de diseño.

Esto requiere un afinado expertisse del diseñador estructural.

•          Relevamientos topográficos

Corresponde a los relevamientos de campo que describen la planialtimetría sobre la cual se distribuirá la línea.

Estos relevamientos no difieren sustancialmente de los que se realizan para un camino.

•          Distribución optimizada de estructuras

Si bien resulta complicado de explicar en pocas palabras, podríamos decir que la distribución optimizada de estructuras es lograr una repartición de torres a lo largo de la traza de mínimo costo y con una disposición tal que no se superen las cargas admitidas para cualquiera de sus elementos – conductores, cadenas de aisladores, torres, riendas, barras de anclaje, fundaciones – y que se verifiquen a su vez las distancias mínimas entre los conductores y el suelo, en cualquiera de las condiciones de viento y temperatura.

Estos cálculos estructurales y geométricos se realizan a través de la aplicación de un software específico de los cuales la versión más difundida es el PLS CADD de Power Line Systems de USA.

•          Estudios de Suelos

En cada ubicación de torre – que habitualmente se encuentran para líneas de estas características entre 480 m y 550 m-, se realiza un estudio de suelos, aguas y medición de resistividad eléctrica.

Las características de estos estudios son similares a los que se realiza para otros tipos de diseños.

•          Diseño de fundaciones

Estos diseños emplean metodologías tradicionales con algunos componentes tecnológicos propios y algunos condicionamientos operativos particulares de este tipo de obras, pero que se encuentra enmarcado en el diseño tradicional de fundaciones.

•          Diseños complementarios

Existen otras partes del diseño de baja complejidad que no mencionamos para no abundar en descripciones que no aportan a la conclusión del escrito.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OUR MANAGEMENT AS A FUNDAMENTAL TOOL FOR SUCCESSFUL PROJECTS

 

The increasing globalization trend makes private capital investors the engine for development, requiring their investments to be successful.

Globalization, an ever-growing private participation in the development of projects and the outsourcing way for cost effectiveness, represent a challenge to the entrepreneurial organization. 

Today private projects relate such companies as SERVICES PROVIDERS, TECHNOLOGY SUPPLIERS and the COMPANIES EXECUTING the PROJECTS.

Under such conditions, how is it then possible to obtain economic undertakings in time and with an assured quality?

COINTEC, based on its vast experience, processes reports carried out for each structuring of an undertaking, and the experienced application of the most modern software available, attains the implementation of effective Project Management techniques needed for a successful result.

The heterogeneity of the involved agents forces a particular analysis for each case by means of multidisciplinary tools such as:

 

  •       Processes Survey
  •       Analysis of Information Transfer Methods.
  •       Programming of Control Database in any language. Programming in Visual Basic, Access, etc.
  •       Planning and Programming using Critical Path.
  •       Design and Operation of Timing and Industrial Costs Control systems.
  •       In-factory and in-Work Site Quality Controls.
  •       Design and Operation of Information Capture and Transfer Systems for local networks and the Internet.
  •       Projects Web Pages. Programming in HTML, Java, etc.
  •       Creation of Hierarchical Managerial Reports. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NUESTRO GERENCIAMIENTO COMO UNA HERRAMIENTA FUNDAMENTAL PARA PROYECTOS EXITOSOS

 

La acentuada tendencia  a la globalización hace que los inversores de capital privado sean el motor del desarrollo, requiriendo que sus inversiones sean exitosas.

 

La globalización, la creciente participación privada en el desarrollo de proyectos y la modalidad de outsourcing para la optimización de costos fijos, presentan un desafío a la organización empresaria.

 

Hoy en día los proyectos privados interrelacionan muy estrechamente a empresas tales como PRESTADORAS DE SERVICIOS, PROVEEDORAS DE TECNOLOGÍA y EMPRESAS EJECUTORAS DE LOS PROYECTOS.

 

¿En estas condiciones, cómo hacer para obtener emprendimientos económicos, en tiempo y con la calidad asegurada?

 

COINTEC en base a su gran experiencia, al relevamiento de los procesos realizado para cada estructuración de un emprendimiento y a la aplicación experimentada de los más modernos softwares disponibles, logra la implementación de técnicas de Project Management efectivas e imprescindibles para un exitoso resultado.

 

La heterogeneidad de los agentes involucrados obliga a un análisis particular en cada caso mediante la aplicación de herramientas multidisciplinarias tales como:

 

•          Relevamiento de Procesos

•          Análisis de los Métodos de Transferencia de Información.

•          Programación de bases de datos de control en cualquier lenguaje. Programaciones en Visual Basic, Access, etc..

•          Planificación y Programación por Camino Crítico

•          Diseño y Operación de Sistemas de Control de Costos Industriales

•          Controles de Calidad en Fábrica y Obra

•          Diseño y Operación de Sistemas de Captura y Transferencia de Información tanto en redes locales como sobre Internet.

•          Web Pages de Proyectos. Programaciones en HTML, Java, etc.

•          Elaboración de Informes Gerenciales Jerarquizados.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

INDUSTRY

 

Ensenada Industrial Complex is one of the most important petrochemical industrial complexes in Argentina.

Its productive structure has numerous Processing Units. Their control was being done in Control Rooms distributed in the Plant’s heart.

Repsol YPF, as the current plant operator, on a permanent Risk Assessment decided to update the safety conditions within the plant, focusing control in a Bunkerized Control Room to achieve a proper and orderly shut down in case of high power explosions.

For this important project REPSOL YPF trusted COINTEC with field studies, the complementary basic design, the multidisciplinary general detail design, specially the anti-blast design, the preparation of the bidding documents and the assessment during the construction of this important Control Room design with the most modern transmission, control and remote data visualization technologies.